DE1538330B2 - Drehstromlichtmaschine fuer fahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine mit stark wechselnden Drehzahlen antreibbare, mit einem Spannungsregler arbeitende Drehstrom-Lichtmaschine für Fahrzeuge, die mit einer stationären Drehstromwicklung und einer rotierenden, über Schleifringe gespeisten und vom Spannungsregler beeinflußten Feldwicklung versehen ist, und die zum Gleichrichten der Ausgangsspannung der Drehstromwicklung dienende Gleichrichter enthält, an welche mit den Schleifringen zusammenarbeitende, in einem Bürstenhalter geführte Schleif bürsten angeschlossen sind.

Aus der Bosch-Druckschrift VDT-UBE 301/1 vom Mai 1959 ist es bereits bekannt, bei einer Gleichstromlichtmaschine innerhalb eines Gehäusemantels einen Spannungsregler und die Bürstenhalter für den Kollektor dieser Lichtmaschine anzuordnen.

Bei dieser bekannten Anordnung bilden jedoch Spannungsregler und Bürstenhalter keine bauliche Einheit, was auch gar nicht zweckmäßig wäre, da hier die Lage der Bürsten im Betrieb getrennt eingestellt werden muß.

Ferner ist es aus der US-Patentschrift 2 040 470 bekannt, in einer für den Zugang zu den Bürsten vorgesehenen Öffnung einer Gleichstromlichtmaschine einen Spannungsregler für diese Lichtmaschine anzuordnen. Auch dieser Spannungsregler liegt also innerhalb des Gehäusemantels der Lichtmaschine. Eine bauliche Vereinigung mit den Bürstenhaltern ist jedoch auch hier nicht vorgesehen,.

Ferner ist es aus der US-Patentschrift 2 383 669 bekannt, bei einem Motorumformer zur Umformung von Gleichstrom in Drehstrom einen Steuergleichrichter und eine Bürste für die Stromzufuhr zur Feldwicklung dieses Generators an einem abnehmbaren Lagerschild so zu befestigen, daß diese Bürste und der Steuergleichrichter eine bauliche Einheit bilden. Der Spannungsregler ist bei dieser Anordnung jedoch oberhalb des Motorumformers angeordnet, wodurch sich ein erhebliches Volumen ergibt, wie es im Motorraum eines Kraftfahrzeuges gewöhnlich nicht, zur Verfügung gestellt werden kann.

Aus der britischen Patentschrift 840 306 ist eine mit wechselnden Drehzahlen antreibbare Drehstromlichtmaschine für Fahrzeuge mit Gleichrichtern zum Gleichrichten der Ausgangsspannung der Drehstromwicklung bekannt. Diese bekannte Lichtmaschine weist aber keinen Regler auf und vermag daher keine Anregung .zur (konstruktiven Ausgestaltung der durch die Erfindung zu verbessernden Lichtmaschinenanordnung zu geben. Bei dieser bekannten Ausführungsform sind die Einzelteile an dem Maschinengehaüse direkt befestigt, was einen größeren Zeitaufwand-bei., der Montage bedingt und zusätzliche Fehlerquellen .schafft. Ferner ist es aus der US-Patentschrift3 041484 bekannt; wärmeentwickelnde elektrische Bauteile in einem Kühlluftstrom unterzubringen. Dieses allgemein bekannte Kühlverfahren wird entsprechend einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung dadurch verbessert, daß die bauliche Einheit von Spannungsregler und Bürstenhalter im Kühlluftstrom der Lichtmaschine innerhalb des Führungsmantels angeordnet wird. Hierdurch erreicht man ohne zusätzliche Mittel eine gute Kühlung der Baueinheit.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Drehstromlichtmaschine zu schaffen, bei welcher die beschriebenen Nachteile vermieden sind und bei der : eine leichte Montierbarkeit bei nur geringem Raumbedarf erreicht ist.

Hierzu ist gemäß der Erfindung vorgesehen, daß im Gehäusemantel der Drehstromlichtmaschine der Spannungsregler und der mit diesem Spannungsregler eine bauliche Einheit bildende Bürstenhalter angeordnet sind.

Durch diesen Zusammenbau wird es möglich, den Bürstenhalter fest an den Spannungsregler anzuschließen, so daß Fehlschaltungen durch unzureichend ausgebildetes Personal nicht mehr möglich sind. Eine erfindurigsgemäß ausgebildete Lichtmaschine braucht dann nur noch zwei Anschlüsse für Gleichstromverbraucher und/oder drei Verbraucheranschlüsse für Drehstromverbraucher aufzuweisen. Außerdem hat sie einen sehr geringen Raumbedarf, besonders dann, wenn in Ausgestaltung der Erfindung der Spannungsregler mindestens einen Halbleiterschalter zum Steuern des in der Feldwicklung fließenden Stromes enthält.

Nach längerer Betriebszeit kann es auch bei Drehstromlichtmaschinen notwendig werden, die ζ\ Bürsten und Schleifringe nachzusehen und erforderlichenfalls die Bürsten auszutauschen. Hierfür ist in der Regel eine Teildemontage der Lichtmaschine erforderlich, wenn >■ diese einen durchgehenden Gehäusemantel hat, welcher eine höhere mechanische Festigkeit und eine bessere Kühlluftführung gewährleistet. Bei einem solchen durchgehenden Gehäusemantel sind die Bürstenhalter nicht direkt zugänglich. Beim Zusammenbau mit einem Spannungsregler ist es vorteilhaft, den Regler" zum Zwecke" der besseren , Kühlung an die — kühlere — Außenseite der Lichtmaschine zu verlegen, die wärmeunempfindlicheren Bürstenhalter dagegen weiter nach innen.

Um auch in diesem Falle eine leichte Kontrolle und einen bequemen Austausch der Bürsten. sowie erforderlichenfalls auch des Spannungsreglers zu ermöglichen, ist bei einer. bevorzugten Ausführungsform der Erfindung die Drehstromlichtmasehine so .,,ausgebildet, daß die aus. dem Spannungsregler und dem Bürstenhalter bestehende bauliche Einheit ohne Demontage sonstiger funktionswesentlicher Bauteile , in die Lichtmaschine einsetzbar oder herausnehmbar ist. '■-■

Einen einfachen und besonders günstige Kühlungsverhältnisse ergebenden Aufbau erhält man, wenn die aus Spannungsregler und Bürstenhalter beste- : hende bauliche Einheit in eifteih Gußgehäuse untergebracht ist, das gleichzeitig als Kühlkörper für mindestens einen Teil der Schaltelemente des Spannungsreglers dient.

Weitere Ausgestaltungen und vorteilhafte Weiter-..bildungen der Erfindung ergeben sich aus den.Unter-'ansprächen in Verbindung mit dem nachstehend beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel. Es zeigt

F i g. 1 eine Drehstromlichtmaschine teilweise in der Ansicht und teilweise im Längsschnitt,
Fig. 2 in der "Draufsicht' auf den rückwärtigen Lagerdeckel der Lichtmaschine,

F i g. 3 zeigt ein Schaltschema dieser Lichtmaschine und

F i g. 4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV in Fig. 1;

F i g. 5 zeigt einen in der Lichtmaschine nach F i g. 1 bis 4 verwendbaren Schnellregler in der Draufsicht und

F i g. 6 zeigt den Regler nach der F i g. 5 im Schnitt. Die Drehstromlichtmaschine hat einen auf ihrer Ankerwelle 10 sitzenden, vier Polpaare aufweisenden Klauenpolanker 11, der eine, zwischen zwei mit klauenartigen Ansätzen 12 versehenen Stirnplatten 13 sitzende, Erregerwicklung 14 enthält. Diese ist. mit ihren Wicklungsenden über zwei auf der Ankerwelle 10 sitzende Schleifringe 15 und 16 sowie je eine Kohlebürste 17 jeweils einen von zwei Anschlußbolzen 18 α und 18 b angeschlossen, die in einem rückwärtigen Lagerschild 19 sitzen. Der Lagerschild 19 nimmt in einem nicht näher bezeichneten Einpaß das Ständerblechpaket 20 der Lichtmaschine.auf, das mit Hilfe eines an der Antriebsseite der Ankerwelle 10 aufgesetzten Lagerdeckels 21 gegen den rückwärtigen Lagerschild 19 mit Spannschrauben 22 festgezogen ist. .;

Das Ständerblechpaket 20 trägt drei entlang seinem . Bohrungsumfang gleichmäßig verteilte Drehstromwicklungen 23, 24 und 25, die miteinander in Sternschaltung verbunden sind. Wie das Schaltbild )^N) nach F i g. 3 erkennen läßt, ist jede der Drehstromwicklungen an den Verbindungspunkt der zu einem Gleichrichterpaar gehörenden Gleichrichter 33 a, 33b bzw; 34a, 34b bzw. 35a, 35b angeschlossen. Außer diesen den Laststrom der Lichtmaschine führenden Gleichrichtern sind noch drei Erregerstromdioden 36, 37 und 38 vorgesehen, von denen jede ■ ebenfalls mit einer der drei Drehstromwicklungen" verbunden und an ihrer anderen Elektrode an eine gemeinsame Verbindungsleitung 39 angeschlossen ist, die über einen in F i g. 3 bei R schematisch angedeudeten Spannungsregler zu der Erregerwicklung 14 der Lichtmaschine führt.

Die drei Gleichrichter 33 α, 34 α, 35 α sind über eine gemeinsame Minus- oder Masseleitung mit dem Minuspol einer Fahrzeugbatterie 40, die drei Gleichrichter 33 b, 34 b und 35 b mit deren Pluspol verbunden.

Von einer leistungsfähigen, für Kraftfahrzeuge bestimmten Drehstromlichtmaschine wird verlangt, daß sie bereits im Leerlauf der zu ihrem Antrieb dienen-Λ den Brennkraftmaschine Ladestrom an die Fahrzeug- J batterie zu liefern vermag, damit auch bei ständigen Stadtfahrten eine ausreichende Ladung der Batterie sichergestellt ist. Um in diesem Falle auch bei niedrigen Antriebsdrehzahlen eine ausreichende Kühlung der Maschine zu erzielen und für die Maschine möglichst geringen Werkstoffaufwand an Eisen und Kupfer zu erreichen, ist der rückwärtige Lagerschild 19 radförmig ausgebildet und trägt an seinem äußeren Kranz 41 einen nach rückwärts abstehenden, abnehmbaren Führungsmantel 42 für die Kühlluft.

In dem von dem Führungsmantel 42 umschlossenen Zwischenraum gegenüber der Lagernabe 43 des Lagerschildes 19 sind zwei ringsektorförmige Kühlbleche 44 und 45 quer zur Drehachse der Lichtmaschine und quer zu dem im Lichtmaschinengehäuse geführten Kühlluftstrom so angeordnet, daß zwischen dem äußeren Rand des größeren Kühlbleches 44 und dem Führungsmantel 42 ein schmaler Luftspalt verbleibt. Auf dem größeren Kühlblech 44, das an seinem Rand in Achsrichtung der Lichtmaschine zur Erzielung einer höheren Steifigkeit umgebogen ist, sitzen die drei Plusdioden 33 b, 34 b, und 35 b. Die mit dem Minuspol der Batterie 40 verbundenen Minusdioden 33 a, 34 a, 35 α hingegen sitzen auf dem zweiten Kühlblech 45, das ohne Verwendung einer isolierenden Zwischenschicht unmittelbar .^J auf vier sich zwischen der Nabe 43 und dem Kranz 41 des rückwärtigen Lagerschildes 19 erstreckenden. Speichenpaaren 46, 47, 48 und 49 festgeschraubt ist. Diese Speichenpaare lassen zwischeneinander jeweils große Eintrittsöffnungen für die in den Maschineninnenraum einströmende Kühlluft frei, die am vorderen Lagerschild durch einen bei 50 angedeuteten,

ίο auf die Ankerwelle 10 aufgezogenen Ventilator aus dem Maschinengehäuse gesaugt wird. Zwei weitere radiale Rippen 51 und 52 sind mit achsparallelen Augen 53 und in diese eingeschnittenen Gewihdelöchern 54 versehen, die zur Aufnahme von Befesti-

t5^: gungsschrauben 55 für eine Trägerplatte 56 dienen, an welcher die beiden Bürstenhalter 57 und 58 für die Schleif kohlen 17 befestigt sind.

Zwischen den beiden als Träger der Lastströmgleichrichter dienenden Kühlblechen 44 und 45 ist

so ein schmales Halteblech 60 angeordnet, das die drei Erregerdioden 36, 37, 38 trägt, die sich mit ihrer Anschlußelektrode etwa radial zur Drehachse der Lichtmaschine erstrecken. Das Tragblech 60 bildet gleichzeitig die gemeinsame Verbindungsleituiig 39 der Erregerdioden zu ihrem Anschlußbolzen61,.mit dem das Tragblech isoliert an dem größeren Kühlblech 44 befestigt ist. Mit Rücksicht auf den großen,

- für den Eintritt der Kühlluft zur Verfügung stehen-"... den Querschnitt, der mindestens 50% der lichten Stirnfläche zwischen der Lagernabe 43 und dem Kranz 41 des rückwärtigen Lagerschildes 19 ausmacht, ist die quer zur Lichtmaschinenachse liegende Breitseite des Kühlbleches 44 so groß gewählt, daß diese Breitseite sich über 60 bis 80%, beim vorliegenden Ausführungsbeispiel etwa über 70% dieses Eintrittsquerschnittes erstreckt. Hierdurch wird sichergestellt, daß auch bei niedrigen Antriebsdrehzahlen der Lichtmaschine die gegen Übertemperaturen empfindlichen Gleichrichter ausreichend gekühlt werden können.

Eine besonders vorteilhafte Anordnung ergibt sich, wenn an Stelle der Tragplatte 56 der in den F i g. 5 und 6 dargestellte Einbautransistorregler zwischen den beiden Querrippen 51 und 52 befestigt wird. Der Regler ist in einem Gußgehäuse 70 untergebracht, auf welchem gleichzeitig zwei Bürstenhalter 71 und 72 isoliert befestigt sind und mit den im übrigen nur schematisch wiedergegebenen Schaltelementen 73 des in Form einer gedruckten Schaltung auf einem Isolierstoffplättchen 74 angeordneten Reglers verbunden sind. In diesem Fall bietet das Gußgehäuse 70 große Kühlflächen, so daß für den Regler knapp bemessene Bauelemente verwendet werden können, wobei als besonderer Vorteil auftritt, daß zum Auswechseln der Kohlebürsten 17 das Gehäuse 70 sich rasch abnehmen läßt und zusammen mit dem Regler in geeigneten Prüfvorrichtungen auf seine Gebrauchstüchtigkeit untersucht werden kann.

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Mit stark wechselnden Drehzahlen antreibbare, mit einem Spannungsregler arbeitende Drehstrom-Lichtmaschine für Fahrzeuge, die mit einer stationären Drehstromwicklung und einer rotierenden, über Schleifringe gespeisten und vom Spannungsregler beeinflußten Feldwicklung ver-

sehen ist und die zum Gleichrichten der Ausgarigsspannung der Drehstromwicklung dienende Gleichrichter enthält, an welche mit den Schleifringen zusammenarbeitende, in einem Bürstenhalter geführte Schleifbürsten angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, daß im Gehäusemantel (42) der Drehstrom-Lichtmaschine der Spannungsregler (R, 73, 74) und der mit diesem Spannungsregler eine bauliche Einheit (70) bildende Bürstenhalter (71, 72) angeordnet sind.

2. Lichtmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannungsregler (R, 73, 74) mindestens einen Halbleiterschalter zum Steuern des in der Feldwicklung (14) fließenden Stromes enthält. ' .

3. Lichtmaschine nach Anspruch 1 oder 2, da-' durch'gekennzeichnet, daß die aus dem Spannungsregler (73, 74) und dem Bürstenhalter (71, 72) bestehende bauliche Einheit (70) ohne Demontage . sonstiger funktionswesentlicher Bauteile in die Lichtmaschine einsetzbar oder herausnehmbar ist. . \

4, Lichtmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3j dadurch gekennzeichnet, daß die bauliche Einheit von Spannungsregler (73, 74) und Bürstenhalter (71, 72) in einem .Gußgehäuse (70) 'untergebracht ist, das gleichzeitig als Kühlkörper ' für mindestens einen Teil der Schaltelemente des Spannungsreglers dient. ■ . · ■ . ;

5, Lichtmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die bauliche, . Einheit (7Ö) von Spannungsregler (73, 74) und Bürstenhalter (71, 72) im Kühlluftstrom der Lichtmaschine innerhalb des Führungsmantels (42) angeordnet ist. '·■.'., _i

6.. Lichtmaschine nach einem der Ansprüche 1^: bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannungsregler (73, 74) in Form einer gedruckten Schaltung (74) ausgebildet ist. . ■■'■";'

7. Lichtmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die bauliche; Einheit von Spannungsregler (73, 74) und Bür_T . stenhalter (71, 72) in bezug auf die Achse, der " Lichtmaschinenwelle (10) auf der einen Seite, die ... Gleichrichter (33 bis 35) dagegen auf der gegenüberliegenden Seite angeordnet sind. - ' ... .'.'

8. Lichtmaschine nach Anspruch .7, dadurch gekennzeichnet, daß die bauliche Einheit (70) von Spannungsregler (73, 74) und Bürstenhalter (71, 72) in Form eines Kreisringsektors ausgebil-"·■ det und in einem sektorförmigen Ausschnitt des '.'. der Antriebsseite ,abgewandten Lagerschilds (19) der Lichtmaschine einsetzbar ist! '■, '..·>..'<'

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